Statika yra mokslas apie kūnų sąveikos jėgos kiekybinio įvertinimo metodus. Šios jėgos yra atsakingos už pusiausvyros palaikymą, kūnų judėjimą ar jų formos keitimą. Kasdieniame gyvenime kasdien galite pamatyti daugybę skirtingų pavyzdžių. Judėjimas ir formos pokyčiai yra labai svarbūs žmogaus sukurtų ir gamtos objektų funkcionalumui.
Statikos samprata
Statikos pagrindai buvo padėti daugiau nei prieš 2200 metų, kai senovės graikų matematikas Archimedas ir kiti to meto mokslininkai tyrinėjo sustiprinimo savybes ir išrado paprastus mechanizmus, tokius kaip svirtis ir ašis. Statika yra mechanikos šaka, nagrinėjanti jėgas, veikiančias kūnus ramybės būsenoje, esant pusiausvyrai.
Tai fizikos šaka, leidžianti atlikti analitines ir grafines procedūras, reikalingas šioms nežinomoms jėgoms nustatyti ir apibūdinti. Skyrius „statika“(fizika) vaidina svarbų vaidmenį daugelyje inžinerijos, mechanikos,civilinė, aviacija ir bioinžinerija, kurios sprendžia įvairius jėgų padarinius. Kai kūnas ilsisi arba juda vienodu greičiu, mes kalbame apie šią fizikos sritį. Statika yra kūno pusiausvyros tyrimas.
Šios mokslo šakos metodai ir rezultatai pasirodė ypač naudingi projektuojant pastatus, tiltus ir užtvankas, taip pat kranus ir kitus panašius mechaninius įrenginius. Kad galėtų apskaičiuoti tokių konstrukcijų ir įrangos matmenis, architektai ir inžinieriai pirmiausia turi nustatyti jėgas, veikiančias jų tarpusavyje sujungtas dalis.
Statikos aksiomos
Statika – fizikos šaka, tirianti sąlygas, kuriomis mechaninės ir kitos sistemos išlieka tam tikroje būsenoje, kuri laikui bėgant nekinta. Ši fizikos dalis yra pagrįsta penkiomis pagrindinėmis aksiomomis:
1. Tvirtas kūnas yra statinės pusiausvyros būsenoje, jei jį veikia dvi vienodo intensyvumo jėgos, yra toje pačioje veikimo linijoje ir yra nukreiptos priešingomis kryptimis išilgai tos pačios linijos.
2. Kietas kūnas išliks statinėje būsenoje, kol jį paveiks išorinės jėgos arba jėgų sistema.
3. Dviejų jėgų, veikiančių tame pačiame materialiame taške, rezultatas yra lygus dviejų jėgų vektorinei sumai. Ši aksioma paklūsta vektorių sumavimo principui.
4. Du sąveikaujantys kūnai reaguoja vienas į kitą dviem vienodo intensyvumo jėgomis priešingomis kryptimis ta pačia veikimo linija. Taiaksioma dar vadinama veiksmo ir reakcijos principu.
5. Jei deformuojamas kūnas yra statinės pusiausvyros būsenoje, jis nebus sutrikdytas, jei fizinis kūnas liks kietoje būsenoje. Ši aksioma dar vadinama kietėjimo principu.
Mechanika ir jos skyriai
Fizika graikų kalba (physikos – „natūralus“ir „physis“– „gamta“) pažodžiui reiškia mokslą, susijusį su gamta. Ji apima visus žinomus materijos dėsnius ir savybes, taip pat jas veikiančias jėgas, įskaitant gravitaciją, šilumą, šviesą, magnetizmą, elektrą ir kitas jėgas, galinčias pakeisti pagrindines objektų charakteristikas. Viena iš mokslo šakų yra mechanika, apimanti tokius svarbius poskyrius kaip statika ir dinamika, taip pat kinematika.
Mechanika – tai fizikos šaka, tirianti jėgas, objektus ar kūnus, kurie yra ramybės būsenoje arba juda. Tai vienas didžiausių subjektų mokslo ir technologijų srityje. Statikos užduotys apima kūnų būklės, veikiamos įvairių jėgų, tyrimą. Kinematika yra fizikos (mechanikos) šaka, tirianti objektų judėjimą, neatsižvelgiant į judėjimą sukeliančias jėgas.
Teorinė mechanika: statika
Mechanika yra fizinis mokslas, nagrinėjantis kūnų elgesį veikiant jėgoms. Yra 3 mechanikos kategorijos: absoliučiai standus korpusas, deformuojami kūnai ir skystis. Kietas kūnas yra kūnas, kuris nesideformuoja veikiantpajėgos. Teorinė mechanika (statika – absoliučiai standaus kūno mechanikos dalis) taip pat apima dinamiką, kuri, savo ruožtu, skirstoma į kinematiką ir kinetiką.
Deformuojamo kūno mechanika susijusi su jėgų pasiskirstymu kūno viduje ir dėl to atsirandančiomis deformacijomis. Šios vidinės jėgos sukelia tam tikrus įtempius organizme, dėl kurių ilgainiui gali pasikeisti pati medžiaga. Šie klausimai nagrinėjami medžiagų stiprumo kursuose.
Skysčių mechanika yra mechanikos šaka, nagrinėjanti jėgų pasiskirstymą skysčiuose ar dujose. Skysčiai plačiai naudojami inžinerijoje. Jie gali būti klasifikuojami kaip nesuspaudžiami arba suspaudžiami. Taikymas apima hidrauliką, aviaciją ir daug daugiau.
Dinamikos samprata
Dinamika susijusi su jėga ir judėjimu. Vienintelis būdas pakeisti kūno judėjimą yra naudoti jėgą. Kartu su jėga dinamika tiria kitas fizikines sąvokas, tarp kurių yra šios: energija, impulsas, susidūrimas, svorio centras, sukimo momentas ir inercijos momentas.
Statinė ir dinamiška yra visiškai priešingos būsenos. Dinamika yra kūnų, kurie nėra pusiausvyroje, ir vyksta pagreitis, tyrimas. Kinetika yra jėgų, kurios sukelia judėjimą, arba jėgų, atsirandančių dėl judėjimo, tyrimas. Skirtingai nuo tokios sąvokos kaip statika, kinematika yra kūno judėjimo doktrina, kurioje neatsižvelgiama į tai, kadkaip atliekamas judesys. Kartais ji vadinama „judesio geometrija“.
Kinematika
Kinematiniai principai dažnai taikomi analizuojant padėties, greičio ir pagreičio nustatymą įvairiose įrangos dalyse jos veikimo metu. Kinematika nagrinėja taško, kūno ir kūnų sistemos judėjimą, neatsižvelgdama į judėjimo priežastis. Judėjimas apibūdinamas dydžių, tokių kaip poslinkis, greitis ir pagreitis, vektoriumi kartu su atskaitos sistemos nuoroda. Įvairios kinematikos problemos sprendžiamos naudojant judėjimo lygtį.
Mechanika – statika: pagrindiniai dydžiai
Mechanikos istorija apima daugiau nei vieną šimtmetį. Pagrindiniai statikos principai buvo sukurti seniai. Ankstyvosiose civilizacijose reikėjo visų rūšių svertų, pasvirusių plokštumų ir kitų principų, kad būtų galima pastatyti, pavyzdžiui, tokias milžiniškas konstrukcijas kaip piramidės.
Pagrindiniai dydžiai mechanikoje yra ilgis, laikas, masė ir jėga. Pirmieji trys vadinami absoliučiais, nepriklausomais vienas nuo kito. Jėga nėra absoliuti reikšmė, nes ji susijusi su mase ir greičio pokyčiais.
Ilgis
Ilgis yra reikšmė, naudojama apibūdinti taško padėtį erdvėje kito taško atžvilgiu. Šis atstumas vadinamas standartiniu ilgio vienetu. Visuotinai priimtas standartinis ilgio matavimo vienetas yra metras. Šis standartasbėgant metams tobulėjo ir tobulėjo. Iš pradžių tai buvo viena dešimtoji milijoninė žemės paviršiaus kvadranto dalis, su kuria buvo gana sunku atlikti matavimus. 1983 m. spalio 20 d. metras buvo apibrėžtas kaip šviesos vakuume nueito kelio ilgis per 1/299 792 458 sekundės.
Laikas
Laikas yra tam tikras intervalas tarp dviejų įvykių. Visuotinai priimtas standartinis laiko vienetas yra antrasis. Antrasis iš pradžių buvo apibrėžtas kaip 1/86,4 vidutinio Žemės sukimosi aplink savo ašį periodo. 1956 m. sekundės apibrėžimas buvo patobulintas iki 1/31,556 laiko, per kurį Žemė apsisuka vieną kartą aplink Saulę.
Mišios
Masė yra materijos savybė. Tai gali būti laikoma medžiagos kiekiu, esančiu kūne. Ši kategorija apibrėžia gravitacijos poveikį kūnui ir atsparumą judėjimo pokyčiams. Šis pasipriešinimas judėjimo pokyčiams vadinamas inercija, kuri yra kūno masės rezultatas. Visuotinai priimtas masės vienetas yra kilogramas.
Galia
Jėga yra išvestinis vienetas, tačiau labai svarbus vienetas mechanikos studijose. Jis dažnai apibrėžiamas kaip vieno kūno veikimas kitam ir gali būti tiesioginio kontakto tarp kūnų rezultatas arba ne. Gravitacinės ir elektromagnetinės jėgos yra tokio smūgio rezultato pavyzdžiai. Yra du įtakos principai – jėgų, kurios linkusios keisti sistemos judesius ir kurios linkusios keistideformacijos. Pagrindinis jėgos vienetas yra niutonas SI sistemoje ir svaras anglų sistemoje.
Pusiausvyros lygtys
Statinis reiškia, kad nagrinėjami objektai yra visiškai kieti. Visų jėgų, veikiančių kūną ramybės būsenoje, suma turi būti lygi nuliui, t. Šios sąlygos yra nepriklausomos viena nuo kitos, o jų išraiška matematine forma sudaro vadinamąsias pusiausvyros lygtis.
Yra trys pusiausvyros lygtys, todėl galima apskaičiuoti tik tris nežinomas jėgas. Jei yra daugiau nei trys nežinomos jėgos, tai reiškia, kad konstrukcijoje arba mašinoje yra daugiau komponentų, nei reikia tam tikroms apkrovoms išlaikyti, arba yra daugiau apribojimų, nei būtina, kad kūnas nejudėtų.
Tokie nereikalingi komponentai ar suvaržymai vadinami pertekliniais (pavyzdžiui, stalas su keturiomis kojomis turi vieną perteklinį), o jėgų sistema yra statiškai neapibrėžta. Statikos lygčių skaičius yra ribotas, nes bet koks standus korpusas išlieka tvirtas bet kokiomis sąlygomis, nepaisant formos ir dydžio.
